腾讯科技|阿联酋火星探测器发射升空 拉开2020年火星探测序幕
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腾讯科技 文/乔辉
北京时间2020年7月20日凌晨5点58分 ， 阿联酋首颗火星探测器“希望”号由日本运载火箭发射升空 ， 发射地点位于日本的种子岛航天中心 。
根据轨道设计 ， 该探测器要经过大约200天的飞行 ， 2021年2月份才能抵达火星 。 其主要的科学目标是研究火星气候演变以及天气状况 ， 例如沙尘暴等 。 希望号团队表示 ， 这是第一颗真正的火星气象卫星 。 设计寿命为2年 。
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希望号探测器的组成和科研目标
希望号探测器由阿联酋和美国科罗拉多大学波德分校联合研制 ， 重1.35吨 ， 大小与一辆轿车相仿 。 由两个太阳能发电板供电 ， 总功率1.8千瓦 ， 这和家用电水壶的功率差不多 。 探测器搭载有直径1.5米的高增益天线以及若干低增益天线 。 此外 ， 探测器利用恒星跟踪定位仪来进行导航 。
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上面我们提到 ， 探测器重1.35吨 ， 其中接近一半的重量为燃料 ， 燃料主要用于6台推力为120牛顿的发动机进行变轨使用 。 探测器的姿态调整采用的是动量轮装置 ， 动量轮的原理并不复杂 ， 就是利用不受外力矩系统的角动量守恒的原理 ， 当轮子顺时针旋转的时候 ， 探测器就向逆时针转动 。 这种装置可以不用消耗燃料进行探测器的姿态调整 ， 是一种在太空中普遍使用方法 。 希望号探测器搭载有三种主要的仪器 ， 他们分别是：
1、探索成像仪（EXI）：这是一种多波段相机 ， 能够拍摄高分辨率图像 ， 可以对火星大气中的水蒸气、冰晶、沙尘、气溶胶以及臭氧进行测量 。
2、红外光谱仪（EMIRS）：用于测量火星大气中的水蒸气、冰晶和沙尘的温度 。
3、紫外光谱仪（EMUS）：用于测量火星的全球特征和火星大气热层的变化 ， 为了解开氢和氧的丢失问题 。
日本提供运载火箭
H-IIA运载火箭直径4米 ， 高度53米 ， 属于捆绑式两级火箭 。 火箭芯级采用氢氧发动机 ， 外加2或4枚固体火箭助推器（根据执行任务不同进行调整） 。 近地轨道的运载能力为10到15吨 ， 地球同步转移轨道的运载能力为4到6吨 。
H-IIA火箭的运载能力与我国的长征三号乙火箭相当 。 长三乙是我国主力运载火箭 ， 发射载荷主要为地球静止轨道通信卫星、气象卫星、北斗导航卫星和月球着陆探测器等 。
美国提供深空测控网
火星探测器离开地球 ， 在飞往火星的过程中需要精确测控 。 由于探测器的距离很远 ， 发出的信号随着距离的增加而衰减 ， 这就需要有强大的深空测控能力 。 阿联酋目前尚不具备这种能力 ， 因此需要美国帮助测控和信号回传 。
美国深空网（DSN）是由美国喷气推进实验室管理的一个先进的测控网 ， 是为了对执行月球、行星和行星际探测任务的航天器进行跟踪、导航与通信而建立的地基全球分布测控网 。
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为了克服地球自转影响 ， 实现对深空航天器的连续跟踪 ， 深空网的布局通常是在全球范围内经度上间隔120度布站 ， 这样就可以确保对距离地球表面距离在3万千米以上的航天器进行连续跟踪 。
美国NASA深空网由在全球按经度间隔120°分布的三个深空通信综合设施组成 ， 分别位于美国加州的戈尔德斯通、西班牙的马德里和澳大利亚的堪培拉 ， 深空网的操作控制中心位于美国加州帕萨迪纳的喷气推进实验室（JPL） 。 NASA深空网是目前世界上规模最大、能力最强的深空测控系统 。
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